Programa

Oficinas experimentais

Pinças óticas e movimento browniano
Prof. Nathan Bessa Viana

Pinças óticas são instrumentos construídos utilizando luz laser altamente focalizada que permitem exercer e medir forças na escala de piconewton. Nas atividades que serão realizadas nesta oficina, os estudantes entrarão em contato com um equipamento de pinças óticas e realizarão a medida da força de fricção sobre uma esfera micrométrica imersa em água, quando o fluido se move com velocidade conhecida.

Medidas de espectros característicos de raios X com detectores híbridos de pixel
Profª. Irina Nasteva

Os detectores híbridos de pixel, compostos de um sensor de silício diretamente ligado a um chip eletrônico de leitura, constituem a mais avançada tecnologia de detecção de partículas. Neste laboratório vamos aprender como utilizar um detector de pixel TimePix-3, calibrar o detector e medir energia e posição, com o objetivo de obter uma compreensão completa da funcionalidade do detector e como as partículas interagem com a matéria com base na observação de padrões diferentes usando raios X, partículas beta ou alfa.

Dia-a-dia em um laboratório de ótica quântica
Prof. Gabriel Aguilar

Nessa oficina faremos alguns experimentos que fazem parte do nosso dia a dia no laboratório. Construiremos algumas peças que depois se tornam importantes nos experimentos de pesquisa.

Laser Hands-on
Profs. Claudio Lenz Cesar e Rodrigo Sacramento

Um tutorial sobre lasers de diodo e interferômetro de Fabry-Perot será oferecido incluindo: curva IxP e IxV de laser, acoplamento em Interferômetro de Fabry-Perot.

Medida de propriedades de partículas elementares com dados do LHCb
Profs. Bruno de Paula, Helder Lopes, Leandro de Paula, Murilo Rangel e Sandra Amato

Nesta oficina será realizada uma análise de dados do experimento LHCb no acelerador LHC do CERN, com o intuito de medir o tempo de vida da partícula chamada méson D0. Aprenderemos a usar ferramentas de software desenvolvidas para visualização e análise estatística dos dados. Seguindo um conjunto de critérios físicos discutidos no curso, cada aluno selecionará eventos onde o méson D0 está presente é realizará a medida do tempo de vida dele por meio de métodos estatísticos para tratamento de grandes conjuntos de dados.

Cristalografia e Difração de raios X
Prof. Juan Tenorio

A oficina tem como objetivo introduzir conceitos básicos da cristalografia estrutural e da técnica de difração de raios X voltada para a análise de materiais cristalinos. Uma breve descrição da realização de experimentos de difração em materiais policristalinos, filmes finos e nanopartículas será apresentada. O que inclui uma visita no laboratório onde os alunos terão a possibilidade de operar junto com o técnico o equipamento de difração e farão as preparações das amostras. Por último, uma breve discussão sobre o tratamento de dados e as análises estruturais serão apresentadas pelos alunos.

Elaboração de filmes finos magnéticos, sua  caracterização estrutural, magnética e de transporte
Profs. Vitória Barthem e Angelo Gomes

Os filmes serão elaborados utilizando o magnetron  Sputtering.  A caracterização estrutural será feita utilizando o Difratômetro de raio X , e  para a caracterização magnética será utilizado o magnetômetro MPMS3.  Para o estudo das propriedades de transporte, serão feitas medidas no magnetômetro super condutor com campos de até 7 Tesla.

Aplicações da ciência cidadã em astronomia
Profª. Arianna Cortesi

Nesta oficina discutiremos a ciência cidadã como uma ferramenta para promover a ciência entre o público em geral, bem como uma forma de realizar tarefas de classificação envolvendo conjuntos de dados grandes e não convencionais. Em seguida, experimentaremos alguns projetos de ciência cidadã existentes baseados em dados astronômicos na plataforma Zooniverse

Fabricação de filmes finos híbridos de polímeros condutores e nano-objetos magnéticos
Prof. Benjamin Rache Salles

Materiais orgânicos são muito interessantes para a eletrônica pois são de baixo custo e de fácil fabricação de filmes finos. Além disso, eles podem ser depositados sobre superfícies curvas e flexíveis. A inclusão de nanopartículas magnéticas em filmes poliméricos pode permitir controlar as propriedades elétricas e estruturais destes filmes e torná-los sensíveis a campos magnéticos. Iniciamos o estudo de fenômenos físicos relacionados ao transporte eletrônico em polímeros semicondutores contendo nanomateriais magnéticos. Utilizamos o polímero P3HT, muito usado em eletrônica orgânica, e nanopartículas magnéticas de óxido de Fe. Propomos nesta oficina fabricar filmes finos poliméricos sobre lâminas de vidro usando uma cuba de Langmuir-Blodgett. Usaremos as técnicas de Langmuir-Blodgett e de Langmuir-Schaefer.

Criptografia Quântica
Profª. Malena Osorio Hor-Meyll

Nesta oficina faremos uma simulação, através de um sistema ótico clássico, de todas as etapas do protocolo de criptografia quântica BB84. A informação é codificada na polarização da luz. O protocolo se baseia no envio de informação em duas bases de polarização que denominaremos “canônica” (polarização H e V) e “rodada” (polarização H+V e H-V). A cada vetor da base de polarização será associado um valor binário (bit: 0 ou 1). A recepção da informação também se dá nas bases canônica e rodada. O transmissor será denominado Alice e o receptor Bob. O objetivo do protocolo é a elaboração de uma chave (sequência de bits aleatórios secretos) que apenas Alice e Bob tenham acesso. Através desta chave, uma mensagem pode ser enviada de forma segura.

Detecção de partículas com Skipper-CCDs
Profª. Carla Bonifazi

A prática consiste na análise das imagens obtidas pelos sensores Skipper-CCD instalados no experimento CONNIE (COherent Neutrino-Nucleus Interaction Experiment), localizado a 30 m do centro do reator nuclear de Angra 2. Esses inovadores sensores são resfriados a temperaturas criogênicas (~100 K) e mantidos em um vácuo de alta qualidade, garantindo uma baixa ocorrência de eventos espontâneos indesejados. A partir das imagens produzidas por esses detectores, identificaremos traços deixados por diferentes partículas, como elétrons e múons. Também estudaremos o ruído de leitura do sensor e trabalharemos na calibração deles para construir um espectro de energia de detecção. Esses sensores são atualmente utilizados em experimentos de neutrinos de reator nuclear, como o CONNIE, que tem como objetivo detectar a interação coerente neutrino-núcleo e estudar modelos que vão além do Modelo Padrão das partículas. Além disso, são empregados em experimentos de busca direta de matéria escura, como os experimentos SENSEI e o Oscura.

Palestras

Pinças óticas e aplicações
Prof. Nathan Bessa Viana

Pinças óticas são instrumentos construídos a partir de um feixe de luz fortemente focalizado e utilizados para exercer e medir forças na escala de piconewton. Nesta apresentação discutiremos os princípios de funcionamento de uma pinça ótica e algumas de suas aplicações em física e biologia celular. Apresentaremos resultados recentes do grupo de Pinças Óticas da UFRJ em problemas como medida de forças coloidais, propriedades mecânicas de células vivas e efeito da transferência de momento angular de um feixe laser para uma microesfera oticamente aprisionada.

Os fótons na informação quântica
Prof. Gabriel Aguilar

A segunda era de tecnologias quânticas está batendo a nossa porta. Computadores quânticos e novas tecnologias de comunicação segura estão sendo criadas para mudar a forma com a qual processamos e transmitimos dados. Neste seminário, o foco será o papel da fotônica no desenvolvimento dessas tecnologias. Começaremos introduzindo alguns conceitos básicos de informação quântica para, então, mostrarmos alguns experimentos paradigmáticos implementados com fótons. Por fim, os desafios futuros da informação quântica com fotônica serão discutidos. Apresentarei também alguns resultados obtidos no Laboratório de Ótica e Informação Quântica da UFRJ.

Física com Átomos, Íons Frios
Prof. Claudio Lenz Cesar

Vamos discorrer por um programa de pesquisa que inclui átomos, anti-átomos e íons frios incluindo armadilhas magnética, de Penning e de dipolo a laser.

Sabores Pesados: o futuro da Física de Partículas?
Prof. Leandro de Paula

Após a apresentação do modelo padrão e de uma breve discussão de resultados experimentais recentes, serão discutidas perspectivas de pesquisas da Física de Sabores Pesados. Será dado destaque para atividades desenvolvidas na UFRJ pelo grupo de pesquisadores do Laboratório de Física de Partículas Elementares, abordando atividades de desenvolvimento de detetores e de análise de dados.

Técnicas espectroscópicas para análise de processos de fotoionização por raios-X moles
Profª. Lucia Coutinho

Neste seminário serão apresentadas algumas técnicas experimentais de análise de processos de fotoionização, como NEXAFS, espectros de fotoelétrons e espectroscopia de massas por tempo de vôo. Serão apresentados resultados de medidas nas bordas do C 1s e Cl 2p do clorobenzeno utilizando as técnicas mencionadas, em que relacionamos a produção de dications estáveis com faixas de energias de elétrons Auger.

Física fundamental de partículas com um experimento no Rio de Janeiro
Profª. Carla Bonifazi

O COherent Neutrino-Núcleo Interaction Experiment (CONNIE) está localizado a uma distância de 30 m do núcleo do reator nuclear Angra 2, no Rio de Janeiro. Seu objetivo é detectar o espalhamento elástico coerente de antineutrinos de reator, conhecido como CEvNS, em silício, utilizando dispositivos de carga acoplada de alta resistividade totalmente esgotados (CCDs). Em operação desde 2016, o experimento estabeleceu limites superiores para a taxa de CEvNS e impôs restrições rigorosas a alguns cenários além do Modelo Padrão envolvendo mediadores leves. Com o objetivo de reduzir ainda mais o limiar de energia, dois Skipper-CCDs foram instalados no verão de 2021. A colaboração demonstrou a operação estável dos novos sensores com um ruído de leitura de 0,15 elétrons e uma taxa de elétron único de ~0,05 e-/pix/dia. Novas técnicas foram desenvolvidas para reduzir os efeitos de fundo instrumental, permitindo atingir um limiar de 15 eV. Nesta apresentação, discutirei o desempenho dos CCDs Skipper, juntamente com as técnicas aprimoradas de seleção de dados utilizadas. Além disso, apresentarei os resultados do espectro de baixa energia obtido assim como também os limites explorados sobre outros cenários exóticos, como partículas mili-carregadas. Por fim, abordarei as perspectivas futuras para a detecção de CEvNS com a instalação de uma arranjo de 16 sensores Skipper-CCDs.

Criptografia Quântica
Profª Malena Osorio Hor-Meyll

A criptografia é um conjunto de princípios e técnicas pelas quais a informação pode ser transformada da sua forma original para outra ilegível, de forma que possa ser conhecida apenas por seu destinatário. Um novo enfoque nesta área é a criptografia quântica, explorando as propriedades quânticas para criar uma chave secreta que permite a codificação da informação. O primeiro protocolo proposto utilizando os princípios da mecânica quântica foi de Bennett e Brassard (BB84) que será discutido em detalhes nesta palestra.

Física de Astropartículas: Neutrinos, Matéria Escura e Raios Cósmicos
Prof. João R. T. De Mello Neto

A física de astropartículas é um campo multidisciplinar que combina elementos da física de partículas, astrofísica e cosmologia para estudar as interações entre partículas e fenômenos astrofísicos. Apresentaremos uma visão geral de alguns de seus aspectos. Os neutrinos desempenham um papel crucial nela pois são produzidos em diversos ambientes astrofísicos, e sua detecção pode fornecer informações sobre os processos astrofísicos e as fontes que os produzem. As propriedades dos neutrinos também são são estudadas em aceleradores de partículas. Os raios cósmicos e neutrinos podem partilhar algumas fontes astrofísicas e são interconectados pelos processos astrofísicos nestes ambientes extremos. O estudo da matéria escura também é um ramo essencial da física de astropartículas e no entendimento da formação e evolução das estruturas cósmicas. Além disso, a conferência destacará a participação ativa do nosso grupo em projetos na fronteira da pesquisa em astropartículas. Serão discutidos brevemente os projetos em andamento no Observatório Pierre Auger, no projeto GRAND e no projeto DUNE.

LADIF - Museu Interativo da Física - UFRJ
Profª Elis Sinnecker

O LADIF é o Museu Interativo da Física e recebe o público para um circuito de realização de experimentos e observação de fenômenos de todas as áreas da física. Criado em 1988 com o objetivo de colaborar com o letramento científico da população e em especial de estudantes e professores do ensino fundamental e médio, realiza ações junto às escolas e participa de eventos de divulgação científica e extensão universitária. Junto com seus mediadores, técnicos e professores, o LADIF tem criado a cada ano novos experimentos para o acervo, visando oferecer aos visitantes, além dos experimentos tradicionais sobre as áreas básicas da física, também demonstrações sobre as tecnologias que nos cercam nos dias hoje.